淺析地面氣象對比觀測數據差異成因分析

劉清華

[摘 要]：各行各業的技術上的進步和蓬勃發展源自于高新技術的發展。雖然高新技術使氣象部門的設備有了明顯的改善，然而天有不測風云。在高新技術的支持下對天氣的觀測數據仍會出現一些偏差。因此，現在依據前幾年氣象觀測積累的經驗對觀測數據和實際狀況出現偏差做出分析，找出存在偏差的主要原因，對提高氣象預測做出貢獻。

[關鍵詞]：天氣 氣候 地面 氣象 比較 觀測 數據 偏差

國民經濟高速發展，高新技術不斷創新，自動化成果不斷涌現。自動化成果在氣象觀測過程中的運用更多，各類氣象數據的收集越來越迅速，氣象觀測已經很少使用人工完全觀察、收集數據。雖然自動化氣象觀測的數據較為準確，但在和觀測數據對比仍存在差異。解決了偏差就可以很好的校正氣象觀測自動化系統，預測出更加精確的天氣情況，人民的生產生活更便捷。

1、氣溫與濕度來看，主要的偏差原因是

1.1 由于觀測時間的不同而產生的觀測數據的偏差

傳統的人工觀測要求在整點前45分鐘進行觀測；而自動化觀測系統具有實時性，只要在某一時刻隨時進行采集。二者之間只差15分鐘左右，在實際的天氣狀況中，15分鐘之間就已可能是“風云變幻”，45分鐘之間就完全可以下一場傾盆暴雨。所以，人工的觀測可以對這樣的實際狀況進行敘述，而自動化觀測只能機械的對當前地面的溫度、濕度進行收集，卻不能對局部的天氣的變化進行描述。在某種特定的狀況下，一分鐘之前天氣可能還晴朗，可是往往在一分鐘之后暴雨傾盆的情況在夏天的時候也經常發生。這對自動化觀測提出了更高的要求，要求自動化觀測對整點采集數據的變化進行分析，在條件允許的狀況下應適當增加采集數據的時點。

1.2 由于觀測環境的不同而產生的觀測數據的偏差

人工觀測與自動化觀測環境的不同。在人工觀測的時候先把百葉箱門打開，加快百葉箱中空氣的流通，在夏冬時節，打開百葉箱的作用非常明顯，所以影響夏冬時節空氣流通的因素比較明顯。將裝水的器皿放置在百葉箱中，百葉箱中水蒸氣量增加，使百葉箱的濕度加大。但是在自動化觀測時就不需要放置容器，也就不會有那么多水蒸汽，對環境中的濕度影響很小。這點在實際工作中最有體會，比如，在每天的20時對比觀測中，如果晴好天氣，特別是天氣干燥時，人工器測的相對濕度要比自動站的相對濕度大，而在空氣濕度大時，兩者的數據很接近。

1.3 由于人工采集數據和自動化采集數據精確度不同而產生的偏差

水銀溫度表是現在使用最多的一種溫度表，它的精確讀數為0.2攝氏度，精確度不是特別的高，并且人工讀數有時還會因為觀測員的視覺誤差導致讀數發生一些偏差。但是自動觀測系統就不同，自動觀測系統的傳感器十分準確，可以讀出小數點后3到4位的攝氏度數。也就可以看出自動化系統要比人工采集數據精確。

2、自動化觀測系統中的數據存在差異的原因

自動化觀測系統中也偶然出現數據誤差，在觀測雨量時，情況和觀測濕度與溫度時不同。在觀測溫度與濕度時，觀測越多次數得到的測量數據越精確。然而在觀測雨量時，觀測次數越多觀測結果越不準確。自動化觀測系統測量雨量要依靠雨量傳感器，觀測雨量通過電能驅動雨量傳感器在干簧管中翻轉產生電磁脈沖信號。

2.1 兩種雨量觀測體制的差異

根據《地面氣象觀測規范》的規定，人工觀測雨量時，在正點之前的52分鐘之內完成；自動觀測系統觀測一般就是在正點時間瞬間完成，兩者之間相差8分鐘左右。連續下雨時，人工觀測的結果會損失一點的雨量。在實踐中可看到，在時間上有差異和不同步，觀測的結果會有一定差異。然而人工觀測系統的安裝與自動觀測系統中的傳感器安裝要求基本相同，可是安裝位置和地點卻不同，這會使測量數據的存在差異。

2.2 工作原理的差異性會產生偏差

第一，雨量傳感器中有計量翻斗，它的基本定位點螺釘的距離也許會使計量翻斗的轉動次數和快慢產生較大的影響，所以基點的位置調節的準確性會直接影響降水計量的準確度，也能使雨量的測量出現誤差。第二，測量傳感器在運行時的機械因素會使測量數值上出現偏差，一般來說，雨量傳感器一般是以單位時間內的翻斗翻轉次數作為降水量累計數值，然而在實踐時機械設備運行不靈敏也能造成偏差。第三，由于保養維護不當造成測量偏差，翻斗過程中不合理機械組成部分會造成測量偏差。因此，翻斗雨量傳感設備的日常維護與保養很重要，會間接影響對雨量測量的準確度。在日常使用中如果能很好的注意過濾網的清理，以免塵沙、樹葉、小蟲等堵塞管網，保持節流管的順暢性就能減少這些偏差。

3、地面與淺層的地溫

土壤表面熱平衡計算方法，對土壤的溫度產生的影響源自于不同性質的土壤。與緊密土壤相比，在白天強光照射下松軟土壤反射能力比較差，而在夜間熱輻射比較多，白天吸收大量的熱能，升溫會比較快。在夜間輻射降溫較多，溫度的下降速度較快。在疏松的地況下，平整度不符合要求，地溫的變化發生比較快，難以實現相同的變化，二者之間就會產生很大數值差異。另外，土壤的表面并不是均質，比熱和導熱率等物理因素不同。當土壤板結后，對二者所產生的影響不同。太陽光直射會使它們產生不一樣的影響，地面出現的最高溫度極值與白天的日照強弱與時間有關，特別是地溫的極值經常會出現在中午12點至下午 2 點，若天空中的云很少甚至沒有，在太陽光的照耀下溫度差增大，地面的溫度升高加快，特別是地面上有更顯著的溫度變化。

4、氣壓

根據相關規范要求，人工站的氣壓表都設置在專門的氣壓室內，外界各種因素相對穩定一些；而自動站的氣壓傳感器都是裝置在采集器內部，采集器放置在觀測站的機房內，因此人工站與自動站的氣壓表放置環境存在一定的差異。根據各站的實際情況來說，氣壓表與氣壓傳感器在海拔高度上存在一定的差異。以某站為例，氣壓傳感器的海拔高度為73.5米，而氣壓表的海拔高度則為72.9米。就外部環境來說，氣壓室一般建在封閉環境下，溫度與室內溫差小，跟外界氣溫變化而改變；氣壓傳感設備裝在機房，有空調和暖氣設備，氣壓傳感設備在外部環境上難以反映外界的狀況，隨著春夏秋冬的變化，氣壓傳感器在外部環境的基礎上對外界的情況不能很好的反應，產生誤差。由于當前人工站的氣壓表精度一般為0.1hpa，而觀測員在讀數的時候，難免受到角度等因素的影響，導致氣壓的讀取值出現誤差，而自動站由于材質是固定的，氣壓的精度和采集值受到的影響相對比較小。

結語

地面氣象觀測水平的提高，仍存在一些觀測數據差異，應創新加強思想重視和誤差處理技術，能使氣象觀測事業提高。根據分析對地面氣象對比觀測數據的差異，在觀測氣象實踐時，人工的觀測誤差仍存在，自動化設備會產生因程序太機械導致人工智能判斷產生誤差。所以，假如在實際工作時能將自動化和人工相結合，就能更好的服務于氣象，更好的服務于人民群眾。

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